Ένα Πολυπαραμετρικό Σύστημα Προσδιορισμού της Ποιότητας του Νερού στην Υδρολογική Λεκάνη του Ποταμού Κερίτη - Χανιά

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 15:44, 25 Φεβρουαρίου 2010

Περιοχή Μελέτης: Υδρολογική Λεκάνη Ποταμού Κερίτη

Η υδρολογική λεκάνη Κερίτη έχει έκταση περί τα 176km2. Το μεγαλύτερο τμήμα της υδρολογικής λεκάνης, 75km2 περίπου, αναπτύσσεται σε ανθρακικούς σχηματισμούς, ενώ οι φυλλιτικοί χαλαζιτικοί σχηματισμοί καλύπτουν περί τα 63km2. Στο κατάντη τμήμα της λεκάνης αναπτύσσονται οι νεογενείς σχηματισμοί κυρίως μάργες και κροκαλοπαγή σε έκταση περίπου 16km2. Η υπόλοιπη έκταση περίπου 22km2 αντιστοιχεί στις σύγχρονες αλλουβιακές αποθέσεις κροκάλων, άμμου και αργίλου, κυμαινόμενου πάχους που κατά θέσεις ξεπερνά τα 100μ.

• Στόχος εφαρμογής

Η έρευνα διεξήχθη κατά τη χρονική περίοδο 2004-05. Συλλέχθηκαν δείγματα νερού από 9 διαφορετικά σημεία κατά μήκος της υδρολογικής λεκάνης του ποταμού, προκειμένου να αποτυπωθεί η υδρολoγική λεκάνη του Κερίτη.

Για την μελέτη της αλλαγής του κλίματος, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε το πραγματικό CO2 που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από τα επίγεια οικοσυστήματα (IPCC, 1996). Τα δασικά οικοσυστήματα είναι ένα σημαντικό μέρος των επίγειων οικοσυστημάτων που ανταλλάσσουν CO2 με την ατμόσφαιρα. Τις τελευταίες δεκαετίες, έχουν γίνει σημαντικές προσπάθειες για την εκτίμηση της δασικής βιομάζας, συμπεριλαμβανομένων των μετρήσεων στο πεδίο και των διάφορων προσομοιώσεων-μοντέλων.

Λόγω της μεγάλης χωρικής και χρονικής κάλυψης, η τηλεπισκόπηση επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάσουν τις ιδιότητες και τις διεργασίες των οικοσυστημάτων καθώς και την διαχρονική μεταβολή τους σε διάφορες κλίμακες (Goetz et al., 2000; Prince and Goward, 1995; Running et al., 2000; Zheng et al., 2004).

Η δασική βιομάζα εξαρτάται από παράγοντες όπως η κάλυψη εδάφους, η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και η δασική πυκνότητα, οι οποίοι επηρεάζουν τη φασματική ανάκλαση που καταγράφεται από τους δορυφορικούς αισθητήρες.

Εικόνα 1. Περιοχή Μελέτης, Επαρχία Guizhou

(1)η ανάπτυξη ενός αλγόριθμου για υπολογισμό της AGB (Above Ground Biomass) από τα στοιχεία τηλεπισκόπησης και

(2) η παραγωγή χάρτη AGB υψηλής ευκρίνειας

3. Πως γινόταν παλαιότερα

Με μετρήσεις, παρατηρήσεις στο πεδίο και στατιστικές επεξεργασίες .

4. Περιοχή Μελέτης

ΝΑ Επαρχία Guizhou, Κομητεία Liping (251440–261310N, 1081370–1091310E), Κίνα.

5. Μεθοδολογία

Στην μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες από τον ETM+ (14 και 21 Μαΐου 2000). Χρησιμοποιώντας τους συντελεστές κέρδους και της απόκλισης, τα αρχικά δεδομένα από τον ETM+ μετατράπηκαν σε ακτινοβολία, από την οποία υπολογίστηκε ο συντελεστής ανάκλασης κάθε μπάντας (εκτός από τη θερμική και την πανγχρωματική ) χρησιμοποιώντας το ``6S πρότυπο (Vermote et al., 1997) .

Έπειτα, οι εικόνες από τον συντελεστή ανάκλασης από τις 2 ημέρες ενώθηκαν για να παράγουν μια εικόνα για ολόκληρη την περιοχή μελέτης. Σε όλες τις εικόνες έγινε γεωαναφορά στο προβολικό σύστημα UTM.

Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι για την μέτρηση οικολογικών παραμέτρων, την επεξεργασία εικόνων τηλεπισκόπησης, και την ανάπτυξη προτύπων υπολογισμού βιομάζας από τηλεπισκοπικά δεδομένα.

Εικόνα 2. Χάρτης κάλυψης του εδάφους, σημεία επιτόπιων μετρήσεων για LAI και AGB.

• Υπολογίστηκαν δείκτες βλάστησης NDVI, SR, RSR

• Παράχθηκε χάρτης απεικόνισης του LAI (από αλγόριθμο βασισμένο στον δείκτη RSR και τη μετρούμενη παράμετρο LAI)

• Υπολογίστηκαν οι τιμές του AGB από το χάρτη απεικόνισης της παραμέτρου LAI

• Παρήχθησαν μοντέλα AGB

• Παρήχθησαν τελικοί χάρτες με AGB

6. Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων

Δορυφόρος LandSAT 7.

7. Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

Χρησιμοποιούνται δεδομένα από το δορυφόρο LandSAT ETM+ . Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα που προέκυψαν από πληροφορίες των καναλιών R,NIR, SWIR.

8. Προεπεξεργασίες

Εικόνα 3. Χωρική κατανομή χαρτογραφημένου AGB για την κομητεία Liping.

Για την διόρθωση σφαλμάτων, όπως σκιών κ.τ.λ στο έδαφος εφαρμόστηκε Μέθοδος SCS (Sun-Canopy-Sensor sub-pixel removal ) (Degui Gu, 1998), που είναι κατάλληλη για τη δασική χαρτογράφηση με Landsat ETM+. Αυτή η μέθοδος ποσοτικοποιεί, παραμετρικοποιεί την αλληλεπίδραση μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας και της βλάστησης σε πλαγιές.

9. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα

Η κάλυψη εδάφους ταξινομήθηκε σε δύο βήματα. Ο χάρτης NDVI χρησιμοποιήθηκε αρχικά για να ταξινομήσει δασικά και μη-δασικά εικονοστοιχεία μέσω του καθορισμού ενός κατώτατου ορίου NDVI. Στη συνέχεια, τα δάση ταξινομήθηκαν περαιτέρω σε τέσσερις κατηγορίες (κωνοφόρων, μικτών, πλατύφυλλων και μπαμπού) μέσω εποπτευόμενης ταξινόμησης παραλληλεπίπεδου.

10. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Στις ορεινές εκτάσεις που αναφέρεται η μελέτη, η ακρίβεια στην ταξινόμηση με μέγεθος εικονοστοιχείου 30x30μέτρα (ΕΤΜ+) είναι αρκετά χαμηλή λόγω της μεγάλης ετερογένειας του εδάφους. Η μέθοδος της επιβλεπόμενης ταξινόμησης παραλληλεπιπέδου δεν έδωσε ακριβή αποτελέσματα για τα διαφορετικά είδη βλάστησης, γεγονός που επηρέασε και τον υπολογισμό του AGB. Η ταξινόμηση με την χρήση οντοτήτων και η χρήση ψηφιακών δεδομένων ανύψωσης βελτιώνουν την ακρίβεια του ETM+ (Dorren et al. (2003)).

Συγγραφείς: G. Zheng, J.M. Chen, Q.J. Tian, W.M. Ju, X.Q. Xia Πηγή: www.sciencedirect.com, Journal of Environmental Magazine